SU1701953A1

SU1701953A1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: SU1701953A1
Application number: SU894659935A
Authority: SU
Inventors: Александр Борисович Азбель; Александр Михайлович Цукеров; Никита Юрьевич Зубрилин; Павел Викторович Фомин
Original assignee: Центральный Научно-Исследовательский Институт По Моторостроению
Priority date: 1989-03-07
Filing date: 1989-03-07
Publication date: 1991-12-30

Abstract

Изобретение позвол ет повысить эффективные показатели двигатет внутреннего сгорани . Цилиндры 12 и 13 с несовпадающими фазами впуска и выпуска св заны каждый с патрубком впуска свежего зар да и с патрубком выпуска отработавших газов. Кажда группа параллельных каналов 3 св зана с патрубком впуска одного из цилиндров и патрубком выпуска другого цилиндра через запорные клапаны б и 7. из которых каждый выполнен с возможностью соединени патрубка с атмосферой при перекрытии параллельных каналов. При работе двигател в начале хода всасывани цилиндра 13 воздух через открытый клапан 6 заполн ет каналы 3, а клапан 7 перекрывает канал 5. Затем, после того как откроетс выпускной клапан 11 цилиндра 12, клапан 6 перекрывает канал 4 и сообщает цилиндр 12 с каналами, и отработавшие газы цилиндра 12 вызывают волну сжати в каналах 3. Воздух поступает в цилиндр 13 под давлением. Дл того, чтобы предотвратить попадание в цилиндр 13 отработавших газов в нужный момент клапан 7 сообщает каналы 3 с атмосферой, а клапан 10 при этом закрываетс . Улучшаетс наполнение двигател и повышаютс его эффективные показатели . 1 ил. (ЛThe invention makes it possible to increase the efficient performance of an internal combustion engine. Cylinders 12 and 13 with non-coincident inlet and outlet phases are each associated with a fresh charge inlet manifold and with an exhaust gas outlet. Each group of parallel channels 3 is connected to the inlet pipe of one of the cylinders and the outlet pipe of the other cylinder through shut-off valves b and 7. Of which each is configured to connect the pipe to the atmosphere when the parallel channels overlap. When the engine is at the beginning of the suction stroke of the cylinder 13, the air through the open valve 6 fills the channels 3, and the valve 7 closes the channel 5. Then, after the exhaust valve 11 of the cylinder 12 is opened, the valve 6 closes the channel 4 and informs the cylinder 12 with the channels and the exhaust gases of cylinder 12 cause a compression wave in channels 3. Air enters the cylinder 13 under pressure. In order to prevent the exhaust gases from entering the cylinder 13 at the right moment, the valve 7 communicates the channels 3 with the atmosphere, and the valve 10 closes. Engine filling improves and its effective performance increases. 1 il. (L

Description

Изобретение относится к двигателям' внутреннего сгорания (ДВС).The invention relates to internal combustion engines (ICE).

Известны устройства, в которых реализуется .способ непосредственноή передачи энергии с: движущейся знергон· сыщенной среды (выпускные газы) к среде с солее низким уровнем энергии (воздушный поток). При этом передача энергии обеспечивается волной давления в агрегате, который является волновым обменником энергии. При этом на ДВС с несовпадающими фазами впуска о выпуска устройство для волнового наддува выполнено а виде rpvnn параллельных каналов, снабженных органами перекрытия и связанных с патрубками впуска и выпуска.Devices are known in which a method of directly transmitting energy is realized from: a moving energized · saturated medium (exhaust gases) to a medium with a lower energy level (air flow). In this case, the energy transfer is provided by a pressure wave in the unit, which is a wave energy exchanger. At the same time, on an internal combustion engine with mismatching intake and exhaust phases, the device for wave boost is made in the form of rpvnn parallel channels equipped with overlapping bodies and connected to the intake and exhaust pipes.

В данных устройствах использование энергии выпускных газов является недостаточно эффективным.In these devices, the use of exhaust gas energy is not efficient enough.

Цель изобретения -'повышение эффективности процессов обмена энергий между средами.The purpose of the invention is to increase the efficiency of energy exchange processes between media.

Цель достигается с помощью соединения групп каналов с патрубком впуска одного цилиндра и с патрубком зып/ска другого цилиндра, а органы перекрытия параллельных каналов выполнены в виде запорных клапанов, один из которых установлен во впускном отверстии патрубка впуска и в выпускном отверстии патрубка выпуска.The goal is achieved by connecting the groups of channels with the inlet pipe of one cylinder and with the zyp / ska pipe of the other cylinder, and the overlapping organs of the parallel channels are made in the form of shut-off valves, one of which is installed in the inlet of the inlet pipe and in the outlet of the exhaust pipe.

На чертеже представлены два цилиндра .двигателя и система наддува, поперечное сечение.The drawing shows two cylinders .engines and a boost system, cross section.

Устройство содержит соединительный тракт. 1, устройство для волнового наддува 2 с параллельным,и каналами 3, перепускные каналы 4 и 5. запорные клапаны 6 и 7, выпускное отверстие 8 патрубка выпуска впускное отверстие 9 патрубка впуска, впускной клапан 10, зыпускной клапан 11, цилиндры 12, 13 с несовпадающими фазами впуска и выпуска, поршни 14 и 15, кривошип 15.The device contains a connecting path. 1, a device for wave boost 2 with parallel and channels 3, bypass channels 4 and 5. shut-off valves 6 and 7, an outlet 8, an outlet pipe, an inlet hole 9, an intake pipe, an intake valve 10, a discharge valve 11, cylinders 12, 13 s mismatching phases of the intake and exhaust, pistons 14 and 15, crank 15.

На чертеже приняты следующие обозначения:In the drawing, the following notation:

фры;· - угол., соответствующий положению кривошипа в момент открытия выпускного клапана относительно положения кривошипа, соответствующего нижней мертвой точке (НМТ) при движении поршня вниз:•; - the angle. corresponding to the position of the crank at the time of opening the exhaust valve relative to the position of the crank corresponding to the bottom dead center (BDC) when the piston moves down:

/%11~-угол. соответствующий положению кривошипа с момент закрытия впускного клапана относительно положения кривошипа. соответствую.цего НМТ при движении поршня вверх = КД ·;ίΐ ' p- π ω-угловая скорость вращения коленчатого вала ДВС, стрелкой показано направление вращения./% 11 ~ angle corresponding to the position of the crank from the moment the intake valve closes relative to the position of the crank. corresponding to the BDC when the piston moves up = KD ·; ίΐ 'p- π is the angular velocity of rotation of the ICE crankshaft, the arrow shows the direction of rotation.

При работе ДВС, например по дизельному циклу, в цилиндре 12 происходит рабочий ход при движении поршня 14 к НМТ. В то же время в цилиндре 13 при движении поршня 15 к НМТ происходит такт впуска. Сначала, как в обычном безнаддувном двигателе, Еоздух через открытый клапан 6 по каналу 4, соединительный тракт 1 с устройствами 2 и 3, впускной клапан 10 всасывается в цилиндр 13 (запорный клапан 7 закрыт). За 35-55 град поворота кривошипа 15 до положения, соответствующего НМТ (угол фвып), открывается выпускной клапан 11 цилиндра 12, закрывается запорный клапан 6 и выхлопные газы с большими скоростями попадают в соединительный тракт 1 (каналы) через отверстие 9 - образуется волна давления, обеспечивающая сжатие в параллельных каналах 3 устройства 2, находящегося- там воздуха и его подачу в цилиндр 13.When the internal combustion engine, for example, on a diesel cycle, in the cylinder 12, a working stroke occurs when the piston 14 moves to the BDC. At the same time, in the cylinder 13, when the piston 15 moves towards the BDC, an intake stroke occurs. First, as in a conventional naturally aspirated engine, Air through an open valve 6 through channel 4, a connecting path 1 with devices 2 and 3, the intake valve 10 is sucked into the cylinder 13 (shut-off valve 7 is closed). For 35-55 degrees of rotation of the crank 15 to the position corresponding to the BDC (angle fwyp), the exhaust valve 11 of the cylinder 12 opens, the shut-off valve 6 closes and the exhaust gases enter the connecting path 1 (channels) through the hole 9 at high speeds - a pressure wave forms providing compression in parallel channels 3 of the device 2, the air therein and its supply to the cylinder 13.

Устройство 2 с параллельными каналами 3 служит для того, чтобы выхлопные газы как можно меньше.перемешивались с воздухом, а сам процесс сжатия аналогичен процессу’ сжатия в обменнике давления (ОД), с тем отличием, что в предлагаемом устройстве работает, в основном, прямая волна, тогда как в ОД работает как прямая, так и отраженная волна. Кроме того, предлагаемое устройство дополнительно использует кинематическую энергию потока выпускных газов.The device 2 with parallel channels 3 serves to keep the exhaust gases as small as possible. They are mixed with air, and the compression process itself is similar to the compression process in the pressure exchanger (OD), with the difference that the direct device operates mainly wave, while in OD both direct and reflected waves work. In addition, the proposed device additionally uses the kinematic energy of the exhaust gas stream.

Подача воздуха в цилиндр 13 будет продолжаться в течение времени, соответствующего сумме: ~ψ (ψ = уТвып + /?вп). т. е. до момента закрытия впускного клапана после НМТ. Угол ψ в зависимости от быстроходности двигателя лежит в пределах 40-65 град поворота коленвала (ПКВ).The air supply to the cylinder 13 will continue for a time corresponding to the sum: ~ ψ (ψ = уТпп + /? Вп). i.e. until the intake valve closes after the BDC. The angle ψ, depending on the engine speed, lies within 40-65 degrees of crankshaft rotation (PCV).

о Времени, соответствующего углу ?/>, вполне достаточно для осуществления процесса наддува (при необходимости-эго можно изменить).o The time corresponding to the corner? /> is enough for the process of boosting (if necessary, the ego can be changed).

В конце такта впуска в цилиндре 13 открывается перепускной клапан 7 и отработавшие газы из соединительного тракта 1 выходят через перепускной канал 5 в атмосферу. Из-за большой разности давлений в соединительном тракте 1 и окружающей среде газы с большой скоростью устремляются на выпуск через клапан 7, после чего открывается клапан 6 и свежий воздух поступает в соединительный тракт 1 вслед за отработавшими газами, т. е. осуществляется продувка и, следовательно, охлаждение соединительного тракта 1. Кроме того, это ведет к снижению токсичности отработавших газов.At the end of the intake stroke in the cylinder 13, the bypass valve 7 opens and the exhaust gases from the connecting path 1 exit through the bypass channel 5 into the atmosphere. Due to the large pressure difference in the connecting path 1 and the environment, the gases rush to the exhaust through the valve 7 at a high speed, after which the valve 6 opens and fresh air enters the connecting path 1 after the exhaust gases, i.e., purge and, therefore, cooling of the connective tract 1. In addition, this leads to a reduction in exhaust emissions.

Соединительный тракт 1 заполняется свежим воздухом (зарядом). Цикл повторя- 5 ется.The connecting path 1 is filled with fresh air (charge). The cycle repeats 5.

Объем соединительного тракта 1 углов 'рвып и /?вп, моменты открытия и закрытия клапанов 6 и 7 подбирается таким образом, чтобы обеспечить желаемую степень надду- 10 ва и не допустить прорыва в цилиндр, где идет такт впуска (в рассматриваемой схеме цилиндр 13). т. е. чтобы пограничный слой между выпускными газами и воздухом (свежим зарядом) не доходил до впускного кла- 15 пана 10.The volume of the connecting path 1 of the angles р п и / and? Вп,, the moments of opening and closing of valves 6 and 7 is selected in such a way as to provide the desired degree of pressurization 10 and to prevent breakthrough into the cylinder, where the intake stroke takes place (cylinder 13 in the considered scheme) . that is, so that the boundary layer between exhaust gases and air (fresh charge) does not reach the intake valve 15.

Запорные клапаны 6 и 7 должны быть соединены с системой газораспределения. Их роль могут выполнять также и золотниковые механизмы. Функции клапана 6 мо- 20 жет выполнять лепестковый клапан.Shut-off valves 6 and 7 must be connected to the gas distribution system. Spool mechanisms can also play their role. The functions of valve 6 can be performed by a flap valve.

Кроме схемы, изображенной на фиг. 1, можно использовать вариант, когда впуск в одном цилиндре совпадает по времени с выпуском в другом, т. е. отработавшие газы 25 непосредственно сжимают весь свежий заряд в соединительном тракте, а не часть его, как в рассмотренном выше случае, где первая доля свежего заряда поступает как при свободном впуске. 30In addition to the circuit shown in FIG. 1, it is possible to use the option when the inlet in one cylinder coincides in time with the outlet in the other, i.e., the exhaust gases 25 directly compress all the fresh charge in the connecting path, and not part of it, as in the case considered above, where the first fraction of fresh charge comes in as with a free inlet. thirty

Второй вариант может применяться при значительном удалении друг от друга соединяемых цилиндров так как здесь требуется большой объем соединительного тракта.The second option can be used with a significant distance from each other connected cylinders as it requires a large volume of the connecting path.

Применение изобретения позволит более полно использовать кинетическую энергию потока, что повысит эффективность системы наддува на 10-25% в зависимости отуслов й работы.The application of the invention will make it possible to more fully use the kinetic energy of the flow, which will increase the efficiency of the pressurization system by 10-25%, depending on the operating conditions.

Claims

Claim

An internal combustion engine comprising cylinders with mismatched intake and exhaust phases, each of which is connected to a fresh charge intake pipe and an exhaust pipe, and a wave pressurization device in the form of groups of parallel channels equipped with overlapping bodies and connected to the intake pipes and release, characterized in that, in order to increase the efficiency of indicators, each group of channels is connected to the inlet of one cylinder and the outlet of the other cylinder, and the overlapping organs are parallel channels are made in the form of shut-off valves, one of which is installed in the inlet of the inlet pipe, and the other in the outlet of the exhaust pipe, both shut-off valves are made with the possibility of communication of the pipes with. atmosphere when overlapping parallel channels.